[发明专利]一种冗余自由度机械臂运动规划方法及装置

说明书

本申请实施例提供一种冗余自由度机械臂运动规划方法及装置，冗余自由度机械臂运动规划方法包括：获取与所述冗余自由度机械臂的末端执行器的期望位姿相对应的位姿数据；根据预设的约束条件对所述冗余自由度机械臂运动规划中的七维优化问题进行降维处理，得到二维优化问题；对所述二维优化问题进行求解，得到求解结果；根据所述位姿数据和所述求解结果，得到所述冗余自由度机械臂的控制方案。本申请冗余自由度机械臂运动规划方法及装置，能对冗余自由度机械臂运动规划中的运动学逆解进行降维处理，减少计算时间，降低计算难度，从而能够更快速、更容易地得到冗余自由度机械臂的控制方案，完成运动规划，减少运动规划的总时间，提高规划效率。

技术领域

本申请涉及智能控制技术领域，具体而言，涉及一种冗余自由度机械臂运动规划方法及装置。

背景技术

冗余自由度机械臂，即具有七个连杆的机械臂，其具有七个自由度，相比六个连杆的机械臂，额外的连杆允许机械臂躲避某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置，可以更加灵活的适应某些特殊工作环境。

运动规划(Motion Planning)就是在给定的位置A与位置B之间为机器人找到一条符合约束条件的路径，这个约束可以是无碰撞、路径最短、机械功最小等。

目前，冗余自由度机械臂的运动规划大多通过Moveit运动规划框架进行，Moveit运动规划框架主要采用牛顿法和序列二次规划法来计算冗余自由度机械臂运动规划中的运动学逆解，然而，采用牛顿法和序列二次规划法来计算冗余自由度机械臂运动规划中的运动学逆解往往计算时间较长，且计算难度较高，从而导致冗余自由度机械臂运动规划的总时间较长、规划效率较低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种冗余自由度机械臂运动规划方法及装置，能对冗余自由度机械臂运动规划中的运动学逆解进行降维处理，减少计算时间，降低计算难度，从而能够更快速、更容易地得到冗余自由度机械臂的控制方案，完成运动规划，减少运动规划的总时间，提高规划效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种冗余自由度机械臂运动规划方法，包括：

获取与所述冗余自由度机械臂的末端执行器的期望位姿相对应的位姿数据；

根据预设的约束条件对所述冗余自由度机械臂运动规划中的七维优化问题进行降维处理，得到二维优化问题；

对所述二维优化问题进行求解，得到求解结果；

根据所述位姿数据和所述求解结果，得到所述冗余自由度机械臂的控制方案。

在上述实现过程中，通过预设的约束条件对冗余自由度机械臂运动规划中的运动学逆解的七维优化问题进行降维处理，得到二维优化问题；再对二维优化问题进行求解，得到求解结果；根据获取的与冗余自由度机械臂的末端执行器的期望位姿相对应的位姿数据和前述求解结果，得到冗余自由度机械臂的控制方案，二维优化问题的求解时间较短，求解难度较低，减少了冗余自由度机械臂运动规划中的运动学逆解的计算时间，降低了冗余自由度机械臂运动规划中的运动学逆解的计算难度，从而在冗余自由度机械臂的运动规划时能够更快速、更容易地得到冗余自由度机械臂的控制方案，完成运动规划，减少运动规划的总时间，提高规划效率。

进一步地，所述预设的约束条件包括：

所述冗余自由度机械臂的七个关节分为三组，其中，第一组包括所述冗余自由度机械臂的第一关节至第四关节，第二组包括所述冗余自由度机械臂的第五关节和第六关节，第三组包括所述冗余自由度机械臂的第七关节；以及

所述冗余自由度机械臂第五关节的位置以所述位姿数据和第七关节的角度确定；以及

所述冗余自由度机械臂的第三关节固定；以及

所述冗余自由度机械臂第四关节与第五关节的轴线和第五关节与第六关节的轴线相垂直。